Daten zur Oberflächensonnenstrahlung (Rs) sind wesentliche Informationen für die Entwicklung der Nutzung von Solarenergie, um den fortschreitenden Klimawandel abzuschwächen. Um Chinas CO2-Neutralitätsziel zu erreichen, hat China stark in Solar-Photovoltaik-Systeme investiert und geplant.
Zukunftsprojektionen von Rs auf der Grundlage von Klimamodellen enthalten jedoch große Unsicherheiten aufgrund interner Klimavariabilität, Modellunsicherheit und Szenariounsicherheit, die durch frühere Studien nicht beseitigt wurden. Darüber hinaus müssen die Modellverzerrungen in Rs und die zugrunde liegenden Treiber noch quantifiziert werden.
Durch die Integration der hochwertigen Beobachtungen und der neuesten Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6)-Modelldaten von Rs hat ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Kun Yang (Department of Earth System Science, Tsinghua University) die Modellverzerrung von CMIP6 untersucht Modelle in Rs und quantifizierte die physikalischen Ursachen der Modellverzerrung in China. Die systematische Abweichung von Rs in CMIP6-Modellen wird offenbar durch Wolken und Aerosole verursacht, was zu weitgehend unsicheren Prognosen für zukünftige Änderungen von Rs führt.
Um diesen Effekt zu korrigieren, verwendete das Team historische Verzerrungen von Modellen, um die Zukunftsprojektionen von Rs auf drei mögliche Zukunftsszenarien basierend auf entstehenden Einschränkungen einzuschränken, ein Ansatz mit einer soliden physikalischen Grundlage, um die Unsicherheiten zukünftiger Klimaprojektionen durch die Kombination eines Ensembles einzugrenzen von Klimasimulationen mit zeitgenössischen Messungen.
Die Forschung wird in der Zeitschrift veröffentlicht National Science Review.
Die eingeschränkten Ergebnisse reduzieren die Prognoseunsicherheiten um etwa 56 % in der Mitte des 21. Jahrhunderts. Darüber hinaus fand das Team heraus, dass die Beschränkungen, die den kombinierten Effekt der TCC- und Rs-clear-Bias verwenden, etwa 81 % der Projektionsunsicherheiten unter Verwendung von R ausmachen können.
Die eingeschränkten Projektionen von Rs zeigen ein räumliches Muster, das für das zukünftige Solarenergie-Layout signifikant günstig ist. Die Forscher fanden heraus, dass sich die mittlere Rs-Änderung im Zeitraum 2050-2069 im Vergleich zu 1995-2014 aufhellt. Insbesondere in Nordchina und Südostchina mit höherem Strombedarf zeigen die eingeschränkten Projektionen eine deutlichere Aufhellung.
Mit zunehmendem anthropogenen Antrieb zeigen die eingeschränkten zukünftigen Veränderungen eine schwächere Aufhellung in Ostchina und eine stärkere Verdunkelung in Westchina. „Niedrige anthropogene Emissionen im Rahmen der Maßnahmen zur Klimaneutralität würden nicht nur dazu beitragen, die globale Erwärmung abzuschwächen, sondern auch das Solarenergiepotenzial erhöhen und folglich ein positives Feedback für den Aufbau einer klimaresistenten Gesellschaft schaffen“, sagt Yang.
Bessere Schätzungen und Unsicherheiten zukünftiger Rs-Änderungen verbessern die Zuverlässigkeit von Klimaprognosen, um effektive Investitionen in Solarenergie in China zu erleichtern. Diese Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit, die Veränderung des räumlichen Musters zukünftiger Rs zu berücksichtigen, wenn Richtlinien oder Entscheidungen im Zusammenhang mit dem zukünftigen Einsatz von Solarenergie getroffen werden.
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Yanyi He et al, Eingeschränkte zukünftige Aufhellung der Sonnenstrahlung und ihre Auswirkungen auf Chinas Solarenergie, National Science Review (2022). DOI: 10.1093/nsr/nwac242